KR102314169B1 - Apparatus for chemosensing and Method for measuring apparatus - Google Patents

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Abstract

다중 탐지 기법을 위해 회로 설계를 통하여 복수 개의 신호를 1개 출력 신호로 받을 수 있는 화학 탐지 장치가 개시된다. 상기 화학 탐지 장치는, 기판, 상기 기판의 상면에 배치되는 변환기, 및 상기 변환기의 말단에 형성되는 리플렉터를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is a chemical detection apparatus capable of receiving a plurality of signals as one output signal through circuit design for a multi-detection technique. The chemical detection device may include a substrate, a transducer disposed on the upper surface of the substrate, and a reflector formed at an end of the transducer.

Description

화학 탐지 장치 및 이의 측정 방법{Apparatus for chemosensing and Method for measuring apparatus}Chemical detection apparatus and its measuring method {Apparatus for chemosensing and Method for measuring apparatus}

본 발명은 화학물질 센싱 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 SAW(Surface Acoustic Wave) 센서 기반 화학 탐지 센서의 소형화된 다중 어레이 기법이 적용된 단일 표면탄성파 센서, 이를 갖는 화학 탐지 장치 및 이의 제어 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a chemical sensing device, and more particularly, a single surface acoustic wave sensor to which a miniaturized multi-array technique of a SAW (Surface Acoustic Wave) sensor-based chemical detection sensor is applied, a chemical detection device having the same, and a control method thereof will be.

표면 탄성파(Surface Acoustic Wave, SAW)는 파동의 에너지가 표층부에 집중되어 표층 전체가 진동하며 전파되는 파동이며, 그 진동방향에 따라 레일리파(Rayleigh wave)와 러브파(Love wave)로 나뉜다. 두 가지 모두 진동방향이 파동의 진행방향과 수직하지만 Rayleigh wave는 연직면 방향으로 진동하고, Love wave는 수평면 방향으로 진동한다.Surface Acoustic Wave (SAW) is a wave in which the energy of the wave is concentrated on the surface layer and the entire surface layer vibrates and propagates. In both cases, the vibration direction is perpendicular to the wave travel direction, but the Rayleigh wave vibrates in the vertical direction and the Love wave vibrates in the horizontal direction.

SAW는 온도센서, 압력센서, 통신 필터 등으로 널리 사용되고 있고, 일반적으로는 쿼츠(Quartz), 니오브산리튬(Lithium Niobate), 리튬탄탈레이트(Lithium Tantalate) 등의 압전 효과가 일어나는 압전 재료를 이용하여 제작된다. SAW is widely used as a temperature sensor, pressure sensor, communication filter, etc. In general, piezoelectric materials such as quartz, lithium niobate, and lithium tantalate are used to produce a piezoelectric effect. is made

압전효과는 압력에 따른 변형으로 인한 물질 내부 분극으로 전압이 형성되는 것을 말하며 이는 그 역도 성립한다. 이러한 재료를 사용하여 SAW를 이용하는 기술의 예로는, 전극을 통해 전압을 인가하면 입력 IDT(Interdigital Transducer)에서 전기 에너지가 기계적 에너지로 변환되면서 SAW가 생성되고 다시 출력 IDT에서 이것이 전기적 신호로 출력되는 2-port 방식이 있다. The piezoelectric effect refers to the formation of a voltage due to the internal polarization of a material due to deformation due to pressure, and vice versa. As an example of a technology using SAW using such a material, when a voltage is applied through an electrode, electrical energy is converted into mechanical energy in an input IDT (Interdigital Transducer) to generate SAW, and this is outputted as an electrical signal in the output IDT 2 There is a -port method.

SAW는 화학 탐지 센서로서의 응용이 가능하며 그 원리는 다음과 같다. 입출력 IDT사이의 지연선(delay line)에 증착된 감지막(sensitive film)이 목표 물질을 흡착하면 질량 부과 효과(mass loading effect)에 의해 공진 주파수변화와 이에 따른 위상변화가 발생하며, 이를 측정함으로써 목표 물질의 유무와 농도를 알 수 있다. SAW can be applied as a chemical detection sensor, and its principle is as follows. When the sensitive film deposited on the delay line between the input and output IDTs adsorbs the target material, the resonance frequency change and the phase change occur due to the mass loading effect. It is possible to know the presence and concentration of the target substance.

이때 SAW 센서의 공진 주파수에 영향을 주는 인자로 온도, 습도, 압력 등이 있기 때문에 주변 환경 조건이 달라지면 센서 특징이 달라진다는 단점이 존재한다.At this time, since there are factors affecting the resonant frequency of the SAW sensor, such as temperature, humidity, and pressure, there is a disadvantage that the sensor characteristics change when the surrounding environmental conditions change.

또한, 1개 SAW 장치로는 1개 목표 물질의 검출밖에 이루어질 수 없으므로, 복수의 물질 감지를 위해서는 복수개의 SAW 센서와 각각의 센서를 측정할 계측기기가 필요하다. 부연하면, 단일 SAW 센서를 사용하여 1종의 화학물질 검출만이 가능하거나, 서로 다른 목표 물질에 대한 선택성이 없는 문제점이 있다.In addition, since only one target substance can be detected with one SAW device, a plurality of SAW sensors and a measuring device for measuring each of the sensors are required to detect a plurality of substances. In other words, there is a problem in that only one chemical substance can be detected using a single SAW sensor, or there is no selectivity for different target substances.

이에 맞는 계측기기로는 네트워크 분석기 등이 있지만 일반적으로 고가이면서 무겁고, 부피가 크기 때문에 휴대용으로 사용하는 것은 거의 불가능하다.A suitable measuring device includes a network analyzer, but in general, it is expensive, heavy, and bulky, so it is almost impossible to use it as a portable device.

1. 한국등록특허번호 제10-1847389(등록일자 2018.04.04)1. Korea Patent No. 10-1847389 (Registration Date 2018.04.04)

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 다중 탐지 기법을 위해 회로 설계를 통하여 복수 개의 신호를 1개 출력 신호로 받을 수 있는 화학 탐지 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problem according to the above background art, and it is an object of the present invention to provide a chemical detection apparatus capable of receiving a plurality of signals as one output signal through circuit design for a multi-detection technique, and a control method thereof There is this.

또한, 본 발명은 별도의 계측기기 없이 사용할 수 있는 소형 다중 어레이 기법이 적용된 화학 탐지 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a chemical detection device to which a small multi-array technique is applied and a control method thereof, which can be used without a separate measuring device.

또한, 본 발명은 믹서(mixer)를 사용하는 회로를 설계 기법을 통해 외부 환경으로 인한 주파수 변화를 보정할 수 있는 화학 탐지 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a chemical detection device capable of compensating for a frequency change due to an external environment through a circuit design technique using a mixer, and a control method thereof.

또한, 본 발명은 복수개의 SAW 센서를 1개 회로에 장착할 수 있는 화학 탐지 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a chemical detection apparatus capable of mounting a plurality of SAW sensors in one circuit and a control method thereof.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 다중 탐지 기법을 위해 회로 설계를 통하여 복수 개의 신호를 1개 출력 신호로 받을 수 있는 화학 탐지 장치를 제공한다.The present invention provides a chemical detection apparatus capable of receiving a plurality of signals as one output signal through a circuit design for a multi-detection technique in order to achieve the above object.

상기 화학 탐지 장치는,The chemical detection device,

기판;Board;

상기 기판의 상면에 배치되는 변환기; 및 a transducer disposed on the upper surface of the substrate; and

상기 변환기의 말단에 형성되는 리플렉터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.and a reflector formed at the distal end of the transducer.

이때, 상기 변환기는 2개로 이루어지며, 상기 2개의 변환기는 상기 기판의 상면 중앙에 증착되는 감지막을 기준으로 서로 대칭되게 위치하는 것을 특징으로 한다.In this case, the transducers are composed of two, and the two transducers are positioned symmetrically with respect to the sensing film deposited on the center of the upper surface of the substrate.

또한, 상기 감지막은 금속 산화물 층(metal oxide layer), 단분자 또는 고분자 기반의 폴리머 필름(polymer film), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 및 셀룰로오스 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the sensing film is characterized in that any one of a metal oxide layer (metal oxide layer), a monomolecular or polymer-based polymer film (polymer film), carbon nanotube (carbon nanotube), and cellulose.

또한, 상기 기판의 재료는 전기적 에너지와 기계적 에너지간 서로 변환이 가능한 압전재료인 것을 특징으로 한다.In addition, the material of the substrate is characterized in that it is a piezoelectric material that can be converted between electrical energy and mechanical energy.

또한, 상기 압전재료는, 석영, GaAs, ZnO, LiTaO3, LiNbO3, 및 PbZrO3 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the piezoelectric material is characterized in that any one of quartz, GaAs, ZnO, LiTaO 3 , LiNbO 3 , and PbZrO 3 .

또한, 상기 리플렉터는 상기 기판의 하단면에 형성되는 핀을 통해 계측기기와 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflector is characterized in that it is connected to the measuring device through a pin formed on the lower surface of the substrate.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 감지막이 없는 기준 센서를 갖는 기준 오실레이터; 상기 감지막이 있는 단일 표면탄성파 센서를 각각 갖는 n개 이상의 오실레이터; 상기 기준 오실레이터로부터 발생되는 제 1 신호와 상기 n개의 오실레이터로부터 발생되는 n개의 제 2 신호 각각의 합으로 생성되는 n개의 합산신호를 출력하는 n개의 믹서기;상기 n개의 합산신호을 단일 출력선으로 전송하는 멀티플렉서;를 포함하는 화학 탐지 장치를 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a reference oscillator having a reference sensor without a sensing film; n or more oscillators each having a single surface acoustic wave sensor with the sensing film; n mixers for outputting n summation signals generated by the sum of the first signal generated from the reference oscillator and the n second signals generated from the n number of oscillators; Transmitting the n summation signals to a single output line It provides a chemical detection device comprising; a multiplexer.

이때, 상기 화학 탐지 장치는, 상기 n개의 합산신호를 미리 설정된 기준값과 비교하여 목표 물질 별로 사전에 설정된 일정 주파수 변화 수준을 초과하면 비교 결과 신호를 생성하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the chemical detection apparatus may include a comparator that compares the n sum signals with a preset reference value and generates a comparison result signal when a predetermined frequency change level preset for each target material is exceeded.

또한, 상기 화학 탐지 장치는, 상기 비교 결과 신호에 따라 알람 정보를 생성하는 마이크로 컨트롤러 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, the chemical detection device may include a microcontroller unit configured to generate alarm information according to the comparison result signal.

또한, 상기 화학 탐지 장치는, 상기 알람 정보를 출력하는 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the chemical detection device, a display for outputting the alarm information; characterized in that it comprises a.

또한, 상기 알람 정보는 그래픽, 문자, 음성, 및 진동의 조합인 것을 특징으로 한다.In addition, the alarm information is characterized in that a combination of graphics, text, voice, and vibration.

또한, 상기 n개의 합산신호는 환경변수를 제거하기 위해 제 1 신호와 상기 n개의 제 2 신호간 각각의 공진 주파수 차이를 측정하여 생성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the n sum signals are generated by measuring a difference in resonance frequency between the first signal and the n second signals in order to remove the environmental variable.

이때, 환경변수는 상기 환경변수는 주변 온도, 습도, 및 압력 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In this case, the environmental variable is characterized in that the environmental variable is at least one of ambient temperature, humidity, and pressure.

또한, 상기 제 1 신호는 상기 n개의 제 2 신호 보다 먼저 생성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first signal is characterized in that it is generated before the n second signals.

또한, 상기 감지막은 n개의 상기 오실레이터 마다 서로 다른 감지물질로 코팅되는 것을 특징으로 한다.In addition, the sensing film is characterized in that each of the n oscillators are coated with a different sensing material.

또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, (a) 기준 센서를 갖는 기준 오실레이터가 제 1 신호를 생성하는 단계; (b) 감지막이 있는 단일 표면탄성파 센서를 각각 갖는 n개의 오실레이터가 제 2 신호를 생성하는 단계; 및 (c) n개의 믹서기가 상기 제 1 신호와 상기 n 개의 제 2 신호를 각각 합하여 생성되는 n개의 합산신호를 출력하는 단계; 및 (d) 멀티플렉서가 상기 n개의 합산신호를 단일 출력선으로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) generating a first signal by a reference oscillator having a reference sensor; (b) generating a second signal by n oscillators each having a single surface acoustic wave sensor with a sensing film; and (c) outputting, by n mixers, n sum signals generated by adding the first signal and the n second signals, respectively; and (d) transmitting, by a multiplexer, the n summed signals to a single output line.

본 발명에 따르면, 복수 개의 Surface Acoustic Wave(SAW)센서를 동시에 장착하여 사용할 수 있다.According to the present invention, a plurality of Surface Acoustic Wave (SAW) sensors can be mounted and used at the same time.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 복수 개의 SAW 센서를 동시에 장착하여 사용함으로써 높은 선택성을 가지고 다수 목표 물질을 각각 측정할 수 있다는 점을 들 수 있다. In addition, as another effect of the present invention, it is possible to measure multiple target substances with high selectivity by simultaneously mounting and using a plurality of SAW sensors.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 온도와 같은 주변 환경의 영향을 최소화할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, it is possible to minimize the influence of the surrounding environment such as temperature.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 계절, 날씨에 따른 추가적인 교정의 필요가 없다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, there is no need for additional correction according to season or weather.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 다른 장치들에 비해 경제성이 우수하므로, 군 및 산업에서 그 효용 가능성이 크다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, since the economical efficiency is excellent compared to other devices, the possibility of its utility in the military and industry is large.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 표면탄성파 센서의 개념도를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 단일 표면탄성파 센서를 I-I축으로 절개한 단면도이다.
도 3은 도 1 내지 도 2에 도시된 단일 표면탄성파 센서를 어레이로 적용한 화학 탐지 장치의 구성 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 알고리즘의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회로 중 아날로그 신호 처리를 위한 아날로그 보드의 외관을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 ADC(Analog-Digital Converter) 이후 디지털 신호 처리를 위한 디지털 보드의 외관을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1 내지 도 6에 도시된 구성요소들을 결합한 기판의 예시이다.
도 8은 도 1 내지 도 7에 도시된 구성요소들을 결합한 화학 탐지 장치의 외관 사시도의 예시이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 탐지 장치의 성능을 테스트한 테스트 기기의 화면예시이다.
도 10은 도 9에 도시된 화면 예시를 확대한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 화학 탐지 탐지를 적용한 제품의 예시이다.
1 is a plan view illustrating a conceptual diagram of a single surface acoustic wave sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the II axis of the single surface acoustic wave sensor shown in FIG. 1 .
3 is a block diagram of a chemical detection device to which the single surface acoustic wave sensor shown in FIGS. 1 to 2 is applied as an array.
4 is a flowchart of an algorithm according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the appearance of an analog board for processing an analog signal in a circuit according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the appearance of a digital board for digital signal processing after an analog-digital converter (ADC) according to an embodiment of the present invention.
7 is an example of a substrate in which the components shown in FIGS. 1 to 6 are combined.
8 is an example of an external perspective view of a chemical detection device in which the components shown in FIGS. 1 to 7 are combined.
9 is a screen example of a test device for testing the performance of the chemical detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an enlarged graph of the screen example shown in FIG. 9 .
11 is an example of a product to which chemical detection detection according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In describing each figure, like reference numerals are used for like elements. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. shouldn't

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 화학 탐지 장치 및 이의 제어 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a chemical detection apparatus and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 표면탄성파 센서(100)의 개념도를 나타낸 평면도이다. 도 1을 참조하면, 단일 표면탄성파 센서(100)는 단일 SAW(Surface Acoustic Wave) 센서로서, 기판(110), 기판(110)의 상면 중앙에 증착된 감지막(120), 감지막(120)을 기준으로 양쪽에 배치되는 변환기(130), 변환기(130)의 말단에 형성되는 리플렉터(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.1 is a plan view showing a conceptual diagram of a single surface acoustic wave sensor 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the single surface acoustic wave sensor 100 is a single SAW (Surface Acoustic Wave) sensor. The substrate 110, the sensing film 120 deposited on the center of the upper surface of the substrate 110, and the sensing film 120 It may be configured to include a transducer 130 disposed on both sides of the reference, a reflector 140 formed at the end of the transducer 130, and the like.

기판(110)은 전기적 에너지와 기계적 에너지의 양변환이 가능한 압전재료를 이용하여 제작된다. 기판(110)의 재질로는 주변 온도에 의한 주파수 흔들림을 극적으로 줄이기 위해 주파수 특성이 온도에 안정한 석영(Quartz)을 들 수 있다. 이외에도 압전재료로는 GaAs, ZnO, LiTaO3, LiNbO3, PbZrO3 등이 사용될 수 있다.The substrate 110 is manufactured using a piezoelectric material capable of converting both electrical energy and mechanical energy. As a material of the substrate 110 , in order to dramatically reduce frequency fluctuations caused by ambient temperature, quartz having a temperature-stable frequency characteristic may be used. In addition to the piezoelectric material, GaAs, ZnO, LiTaO 3 , LiNbO 3 , PbZrO 3 , etc. may be used.

변환기(130)는 IDT(Interdigital Transducer)로서 금속 전극 패턴이 기판(110)의 표면상에 배치된다. 따라서, 전기적인 신호를 표면 탄성파로 변환시키는 기능을 수행한다. 또한, 단일 표면탄성파 센서(100)의 공진 주파수는 IDT(Interdigital Transducer)의 패턴 설계를 통해 조절할 수 있다. 일반적으로 압전재료로 쓰이는 세라믹 재료 혹은 석영 같은 경우 전기 전도도가 없기 때문에 기판 위에 금속 전극층을 증착하여 사용할 수 있다.The transducer 130 is an IDT (Interdigital Transducer), and a metal electrode pattern is disposed on the surface of the substrate 110 . Accordingly, it performs a function of converting an electrical signal into a surface acoustic wave. In addition, the resonant frequency of the single surface acoustic wave sensor 100 can be adjusted through the pattern design of the IDT (Interdigital Transducer). In the case of ceramic materials or quartz, which are generally used as piezoelectric materials, since they do not have electrical conductivity, they can be used by depositing a metal electrode layer on a substrate.

2개의 변환기(130) 사이를 지연선(Delay Line)이라 한다. 이 지연선에 감지막(120)이 위치된다. A space between the two converters 130 is called a delay line. The sensing film 120 is positioned on this delay line.

SAW 센서 위에 증착되는 감지막(120)의 종류는 서로 다르며 금속 산화물 층(metal oxide layer) 혹은 폴리머 필름(polymer film), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 셀룰로오스 등 목표 물질에 대한 감지성능이 있는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 즉, 목표하는 물질을 가역적으로 흡착/탈착하는 성질을 가진 재료라면 이용가능하다. The types of the sensing film 120 deposited on the SAW sensor are different from each other, and there are various types of sensing films having sensing performance for target materials, such as a metal oxide layer or a polymer film, carbon nanotube, and cellulose. material may be used. That is, any material having a property of reversibly adsorbing/desorbing a target substance can be used.

SAW 센서의 목표 물질 감지 원리는 다음과 같다. 입력측 변환기(130)의 전극에 전원을 인가하면 압전효과로 인해 핑거(finger)들(131)이 진동하고, 그 진동 에너지가 감지막(120)을 지나 출력측 변환기(130)로 전달된다. The principle of target material detection of the SAW sensor is as follows. When power is applied to the electrode of the input-side transducer 130 , the fingers 131 vibrate due to the piezoelectric effect, and the vibration energy is transmitted to the output-side transducer 130 through the sensing film 120 .

이 신호를 측정하기 위해 일반적으로 네트워크 분석기, 스펙트럼 분석기 등이 이용될 수 있다. 이러한 계측기기들을 이용하여 s-parameter, 페이즈(phase) 등을 각 주파수 별로 측정할 수가 있으며, 이때 트랜스미션(S21)은 입력 대비 출력 신호의 세기를 보여준다. In general, a network analyzer, a spectrum analyzer, or the like may be used to measure this signal. Using these measuring devices, s-parameters, phases, etc. can be measured for each frequency, and in this case, the transmission S 21 shows the intensity of the output signal versus the input.

지연선에 증착된 감지막(120)이 물리/화학적 과정을 통해 목표 물질을 흡착하면 이는 곧 질량의 증가로 질량 로딩(mass-loading) 효과에 따라 SAW 센서의 공진 주파수가 조정된다. 이것이 물질 감지의 척도가 되며, 목표 물질 농도와 감지막 특성에 따라 주파수 이동 정도가 상이하다.When the sensing film 120 deposited on the delay line adsorbs the target material through a physical/chemical process, the mass increases and the resonant frequency of the SAW sensor is adjusted according to the mass-loading effect. This is a measure of material detection, and the degree of frequency shift varies according to the target material concentration and the characteristics of the sensing film.

리플렉터(140)는 변환기(130)에 의해 형성되는 표면 탄성파를 반사하는 기능을 수행한다. The reflector 140 functions to reflect the surface acoustic wave formed by the transducer 130 .

도 2는 도 1에 도시된 단일 표면탄성파 센서(100)를 I-I축으로 절개한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 계측기기(미도시)와 리플렉터(140)의 연결은 핀(pin)(250)을 통해 이루어진다. SAW 센서는 2-port 공진기 타입으로 리플렉터(140)가 있지만, 이는 1-포트(port) 및 횡단(transversal) 타입에 역시 적용 가능하다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the I-I axis of the single surface acoustic wave sensor 100 shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 2 , the connection between the measuring device (not shown) and the reflector 140 is made through a pin 250 . The SAW sensor is a 2-port resonator type and has a reflector 140, but it is also applicable to 1-port and transversal types.

일반적으로 SAW 센서의 경우 파동이 전파되는 매질과 그것의 계면 반대쪽 매질의 상태 따라 표면파의 진행 속도가 달라진다. 이에 주변 온도, 습도, 압력과 같은 다양한 조건들의 환경변수가 영향을 미친다. 이는 kHz 단위의 공진 주파수 변화를 야기하기 때문에 더 정확한 감지를 위해서 반드시 제거되어야 한다.In general, in the case of a SAW sensor, the propagation speed of the surface wave varies depending on the medium in which the wave propagates and the state of the medium opposite the interface. Environmental variables of various conditions such as ambient temperature, humidity, and pressure affect this. Since this causes a change in the resonant frequency in units of kHz, it must be removed for more accurate detection.

따라서, 이러한 환경변수를 줄일 필요가 있다. 각 단일 표면탄성파 센서마다 모두 환경변수가 있기 때문에 감지막이 없는 1개 단일 표면탄성파 센서를 기준으로 하여 감지 단일 표면탄성파 센서와 기준 단일 표면탄성파 센서의 공진 주파수 차이를 측정하여 목표 물질 감지를 판별함으로써 환경변수를 제거할 수 있다. 이를 보여주는 개념이 도 3에 도시된다. Therefore, it is necessary to reduce these environment variables. Since each single surface acoustic wave sensor has environmental variables, it is detected based on one single surface acoustic wave sensor without a detection film. Variables can be removed. A concept showing this is shown in FIG. 3 .

도 3은 도 1 내지 도 2에 도시된 단일 표면탄성파 센서를 어레이로 적용한 화학 탐지 장치의 구성 블럭도이다. 특히, 도 3은 중요 개념인 센서 다중 어레이 및/또는 환경변수로 인한 오차 보정의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 개념도이다.3 is a block diagram of a chemical detection device to which the single surface acoustic wave sensor shown in FIGS. 1 to 2 is applied as an array. In particular, FIG. 3 is a conceptual diagram schematically illustrating an algorithm of error correction due to a sensor multi-array and/or environmental variables, which are important concepts.

도 3을 참조하면, 감지막(120)이 없는 기준 센서(301)를 갖는 기준 오실레이터(311), 감지막(120)이 있는 단일 표면탄성파 센서(100)를 갖는 제 1 내지 제 n 오실레이터(310-1 내지 310-n), 제 1 내지 제 n 믹서기(320-1 내지 320-n), 제 1 내지 제 n 저역 통과 필터(330-1 내지 330-n), 멀티플렉서(340), 최종 저역 통과 필터(350), 버퍼(360), 비교기(370), 마이크로 컨트롤러 유닛(380), 및 디스플레이(390) 등을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , a reference oscillator 311 having a reference sensor 301 without a detection film 120 , and first to n-th oscillators 310 having a single surface acoustic wave sensor 100 with a detection film 120 . -1 to 310-n), first to nth mixers 320-1 to 320-n, first to nth low-pass filters 330-1 to 330-n, multiplexer 340, final low-pass It may be configured to include a filter 350 , a buffer 360 , a comparator 370 , a microcontroller unit 380 , and a display 390 .

기준 오실레이터(311) 및 제 1 내지 제 n 오실레이터(310-1 내지 310-n)에는 LPF(Low Pass Filter)(302), RF(Radio Frequency) 증폭기(303) 등이 구성될 수 있다. 따라서, 기준 오실레이터(311)는 기준 센서(301)로부터 발생된 신호를 저역 통과 필터링하고 증폭하여 출력하는 기능을 하며, 제 1 내지 제 n 오실레이터(310-1 내지 310-n)도 단일 표면탄성파 센서(100)로부터 발생된 신호를 저역 통과 필터링하고 증폭하여 출력하는 기능을 한다.A low pass filter (LPF) 302 , a radio frequency (RF) amplifier 303 , and the like may be configured in the reference oscillator 311 and the first to nth oscillators 310-1 to 310-n. Accordingly, the reference oscillator 311 low-pass filters the signal generated from the reference sensor 301 and amplifies and outputs the signal, and the first to nth oscillators 310-1 to 310-n are also single surface acoustic wave sensors. It functions to low-pass filter the signal generated from (100), amplify it, and output it.

제 1 내지 제 n 믹서기(320-1 내지 320-n)는 두 가지 신호가 입력되면 각각의 공진 주파수들의 합 혹은 차를 계산하여 출력하는 소자이다. 따라서, 기준 오실레이터(311)로부터 발생된 기준 신호와 제 1 내지 제 n 오실레이터(310-1 내지 310-n)로부터 출력된 출력 신호를 각각의 공진 주파수들의 차이를 계산하여 출력한다. The first to nth mixers 320-1 to 320-n are devices that calculate and output the sum or difference of respective resonant frequencies when two signals are input. Accordingly, the difference between the resonant frequencies of the reference signal generated from the reference oscillator 311 and the output signals output from the first to nth oscillators 310-1 to 310-n is calculated and output.

부연하면, 기준 센서(301)와 제 1 오실레이터(310-1)의 단일 표면탄성파 센서(100)의 공진주파수 차이가 합산신호 #1이 되고, 마찬가지로 제 2 오실레이터(310-2), 제 3 오실레이터(310-3)에서도 합산신호 #2, #3이 출력된다. 이렇게 출력된 신호 #1, #2, #3...은 멀티플렉서(Multiplexer)(340)를 지나면서 단일 출력선으로 전송된다.In other words, the difference between the resonance frequencies of the single surface acoustic wave sensor 100 of the reference sensor 301 and the first oscillator 310-1 becomes the sum signal #1, and similarly, the second oscillator 310-2 and the third oscillator The sum signals #2 and #3 are also output at (310-3). Signals #1, #2, #3... output in this way pass through a multiplexer 340 and are transmitted through a single output line.

각 믹서기(320-1 내지 320-n)의 뒷단에는 제 1 내지 제 n 중간 저역필터(LPF, Low Pass Filter)(330-1 내지 330-n)를 배치하여 고주파 노이즈를 제거한 최종 신호가 생성된다. 또한, 멀티플렉서(340)의 앞단에도 최종 저역 통과 필터(350)가 배치되어 고주파 노이즈를 제거할 수 있다.A final signal from which high-frequency noise is removed is generated by disposing first to n-th low-pass filters (LPF) (330-1 to 330-n) at the rear end of each of the mixers 320-1 to 320-n. . In addition, a final low-pass filter 350 is also disposed at the front end of the multiplexer 340 to remove high-frequency noise.

버퍼(360)는 고주파 노이즈가 제거된 최종 신호들을 버퍼링하는 기능을 수행한다. 부연하면, 멀티플렉서(340)로부터 신호가 연속적으로 전송됨으로, 입력되는 속도와 출력되는 속도사이에 전송 속도 차이가 발생하므로 이러한 속도차를 해결하는 기능을 수행한다.The buffer 360 performs a function of buffering final signals from which high-frequency noise has been removed. In other words, since a signal is continuously transmitted from the multiplexer 340, a transmission speed difference occurs between an input speed and an output speed, and thus performs a function of resolving the speed difference.

비교기(370)는 미리 설정된 기준 값과 최종 신호들을 비교하여 목표 물질 별로 사전에 설정된 일정 주파수 변화 수준을 초과하면 비교 결과 신호를 마이크로 컨트롤러 유닛(380)에 전송하는 기능을 수행한다.The comparator 370 compares a preset reference value with the final signals and transmits a comparison result signal to the microcontroller unit 380 when a preset frequency change level is exceeded for each target material.

마이크로 컨트롤러 유닛(380)은 비교기(370)로부터 비교 결과 신호를 수신하여 알람 정보를 생성하고, 이를 디스플레이(390)를 통해 출력하는 기능을 수행한다. 이를 위해 마이크로 컨트롤러 유닛(380)은 마이크로프로세서, 메모리, 프로그램 등으로 구성될 수 있다. 알람 정보는 그래픽, 문자, 진동, 및 소리의 조합으로 이루어질 수 있다.The microcontroller unit 380 receives the comparison result signal from the comparator 370 , generates alarm information, and outputs the alarm information through the display 390 . To this end, the microcontroller unit 380 may include a microprocessor, a memory, a program, and the like. The alarm information may consist of a combination of graphics, text, vibration, and sound.

메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD(Secure Digital) 또는 XD(eXtreme Digital) 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. The memory is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, and a card type memory (for example, SD (Secure Digital) or XD (eXtreme Digital)) memory, etc.), RAM (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM (Programmable Read Only Memory), magnetic memory , a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium.

디스플레이(390)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic LED) 디스플레이, 터치 스크린, CRT(Cathode Ray Tube), 플렉시블 디스플레이 등이 될 수 있다.The display 390 may be a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, a plasma display panel (PDP), an organic LED (OLED) display, a touch screen, a cathode ray tube (CRT), a flexible display, or the like. have.

소리의 출력을 위해 사운드 시스템(미도시)이 구성될 수 있다. 물론, 디스플레이에 사운드 시스템이 구성될 수도 있다. 물론, 진동을 위해 진동 소자가 구성될 수 있다. 또한, 소리는 음성, 부저 등을 포함할 수 있는 개념이다.A sound system (not shown) may be configured to output sound. Of course, a sound system may be configured on the display. Of course, the vibration element can be configured for vibration. Also, a sound is a concept that may include a voice, a buzzer, and the like.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 알고리즘의 순서도이다. 도 4를 참조하면, 다수의 센서(도 3의 110,301) 중, 기준이 되는, 감지막이 증착되지 않은 기준 센서(301)의 신호를 읽는다(단계 S410). 기준 센서(301)는 주변 가스의 종에 따른 영향을 거의 받지 않기 때문에 온도, 습도, 압력 등의 주변 환경에 의한 공진 주파수 변화를 보정하는 기준 값으로 사용된다.4 is a flowchart of an algorithm according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , a signal of a reference sensor 301 on which a sensing film is not deposited, which is a reference among a plurality of sensors ( 110 and 301 in FIG. 3 ) is read (step S410 ). Since the reference sensor 301 is hardly affected by the type of the surrounding gas, it is used as a reference value for correcting the resonance frequency change due to the surrounding environment such as temperature, humidity, and pressure.

이후, 단일 표면탄성파 센서(100)의 신호들이 생성된다(단계 S420). 즉, 각기 다른 감지물질이 코팅된 n개의 단일 표면탄성파 센서(100)의 신호를 읽어 기준 센서(301)와의 공진 주파수 차이가 계산된다(단계 S430). 부연하면, 감지막(120) 마다의 표면에 다른 물질이 각각 코팅될 수 있다. 감지막은 ZnO, SnO 등과 같은 금속 산화물 층(metal oxide layer), silsesquioxane, thiourea 등을 포함한 폴리머 기반의 필름(polymer film), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 및 셀룰로오스 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. 이러한 감지막은 다양한 화학물질에 선택적으로 반응하여 감도를 향상시키는 특성들을 가지고 있다. Thereafter, signals of the single surface acoustic wave sensor 100 are generated (step S420). That is, the resonance frequency difference with the reference sensor 301 is calculated by reading the signals of the n single surface acoustic wave sensors 100 coated with different sensing materials (step S430). In other words, a different material may be coated on the surface of each sensing film 120 . The sensing film is characterized in that it is any one of a metal oxide layer such as ZnO and SnO, a polymer film containing silsesquioxane, thiourea, etc., a carbon nanotube, and cellulose. Such a sensing film has characteristics of improving sensitivity by selectively reacting to various chemicals.

이후, 마지막 단일 표면탄성파 센서(100)인지를 판단한다(단계 S440). 단계 S440에서 마지막 단일 표면탄성파 센서(100)가 아니면 단계 S420 내지 단계 S440이 다시 진행된다.Thereafter, it is determined whether it is the last single surface acoustic wave sensor 100 (step S440). If it is not the last single surface acoustic wave sensor 100 in step S440, steps S420 to S440 proceed again.

이와달리, 단계 S440에서 마지막 단일 표면탄성파 센서(100)로 판단되면, 마이크로 컨트롤러 유닛(380)은 주파수 차이값을 디스플레이(390)에 출력한다(단계 S450).On the other hand, if it is determined in step S440 as the last single surface acoustic wave sensor 100, the microcontroller unit 380 outputs a frequency difference value to the display 390 (step S450).

이후, 최소 하나의 단일 표면탄성파 센서(100)에서 공진 주파수 차이가 목표 물질 별로 사전에 설정된 일정 주파수 변화 수준을 초과하면 사용자에게 알람 정보를 제공한다(단계 S460,S470). Thereafter, when the resonance frequency difference in the at least one single surface acoustic wave sensor 100 exceeds a predetermined frequency change level preset for each target material, alarm information is provided to the user (steps S460 and S470).

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회로 중 아날로그 신호 처리를 위한 아날로그 보드(500)의 외관을 보여주는 도면이다. 도 5에 도시된 (a) 및 (b)를 참조하면, 아날로그 보드(500)에는 믹서(531,532,533)와 전력 스플리터(510) 및 주변 소자 등으로 구성되어 있다.5 is a view showing an appearance of an analog board 500 for processing an analog signal in a circuit according to an embodiment of the present invention. Referring to (a) and (b) shown in FIG. 5 , the analog board 500 includes mixers 531 , 532 , 533 , a power splitter 510 , and peripheral elements.

믹서(531,532,533) 이후의 신호는 핀(520)을 다음 단으로 전달된다. 본 발명의 일실시예에서는 아날로그 신호 처리부와 디지털 신호 처리부를 나누어 two-board 형태로 구성하였으나, 이는 보드의 개수와 형상에 구속되지 않는다. 도 5에서는 4개의 단일 표면탄성파 센서(100)를 장착하여 사용한다(b).Signals after the mixers 531 , 532 , and 533 are passed through pin 520 to the next stage. In an embodiment of the present invention, the analog signal processing unit and the digital signal processing unit are divided into a two-board form, but this is not limited by the number and shape of the boards. In FIG. 5, four single surface acoustic wave sensors 100 are mounted and used (b).

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 ADC(Analog-Digital Converter) 이후 디지털 신호 처리를 위한 디지털 보드의 외관을 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 핀 커넥트(620)를 통해 전 단에서 출력된 신호를 입력받는다. 이후 인터페이스 회로를 통해 소형 디스플레이(390)로 출력되는 신호를 직접볼 수 있다.6 is a view showing the appearance of a digital board for digital signal processing after an analog-digital converter (ADC) according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , a signal output from the previous stage is received through the pin connect 620 . Thereafter, the signal output to the small display 390 can be directly viewed through the interface circuit.

도 7는 도 1 내지 도 6에 도시된 구성요소들을 결합한 기판(710)의 예시이다. 도 7의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 단일 표면탄성파 센서(100), 아날로그 보드(500), 디지털 보드(600)이 도시된다. 7 is an example of a substrate 710 in which the components shown in FIGS. 1 to 6 are combined. Referring to (a), (b) and (c) of FIG. 7 , a single surface acoustic wave sensor 100 , an analog board 500 , and a digital board 600 are illustrated.

도 8은 도 1 내지 도 7에 도시된 구성요소들을 결합한 화학 탐지 장치의 외관 사시도의 예시이다. 즉, 도 8은 구성품들이 하우징(800) 내에 결합된 모습을 보여준다. 디스플레이(390)를 통해 합산신호 #1, #2, #3을 시각적으로 확인 가능하다. 도 8에서는 디스플레이(390)로서 LCD(Liquid Crystal Display) 패널이 사용된 예이다.8 is an example of an external perspective view of a chemical detection device in which the components shown in FIGS. 1 to 7 are combined. That is, FIG. 8 shows a state in which the components are combined in the housing 800 . The summation signals #1, #2, and #3 can be visually confirmed through the display 390 . In FIG. 8 , a liquid crystal display (LCD) panel is used as the display 390 .

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 탐지 장치의 성능을 테스트한 테스트 기기의 화면예시이고, 도 10은 도 9에 도시된 화면 예시를 확대한 그래프이다. 도 9 및 10을 참조하면, 서로 다른 폴리머 감지막 3가지를 이용하여 DMMP(Dimethyl methyl phosphonate) 가스에 대해 실험한 결과이다. 100, 75, 50, 25, 13 ppm의 DMMP 가스가 이용되었고, 공진주파수 이동에 있어 각 감지막 별(1010,1020,1030)로 다른 경향이 있었다.9 is a screen example of a test device for testing the performance of the chemical detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an enlarged graph of the screen example shown in FIG. 9 . Referring to FIGS. 9 and 10 , it is an experiment result for DMMP (dimethyl methyl phosphonate) gas using three different polymer sensing layers. 100, 75, 50, 25, and 13 ppm of DMMP gas was used, and the resonance frequency shifts tended to be different for each sensing film (1010, 1020, 1030).

도 11은 화학 탐지 장치를 적용한 제품의 예시이다. 도 11을 참조하면, 소형 전지(battery)로 구동하며, LCD 패널 및 충전 회로 등이 전체 회로에 포함된다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 3종 동시 탐지가 가능한 시스템의 개발을 뜻하며, 본 발명의 일실시예서는 이를 응용한 예로 도 11과 같은 장치를 제조될 수 있다. 11 is an example of a product to which a chemical detection device is applied. Referring to FIG. 11 , it is driven by a small battery, and an LCD panel and a charging circuit are included in the entire circuit. As shown in FIGS. 9 and 10 , it refers to the development of a system capable of simultaneous detection of three types, and in one embodiment of the present invention, a device as shown in FIG. 11 can be manufactured as an example of the application.

A, B, C 물질의 농도에 따라 각각의 감지막(120)이 코팅된 단일 표면탄성파 센서(100)의 공진 주파수가 변화하므로, 이를 시각 자료로 변환하여 표시하고 경보를 울린다면 별도의 숙련도가 필요치 않은 화학 센서로서 작동할 수 있다.Since the resonant frequency of the single surface acoustic wave sensor 100 coated with each sensing film 120 changes according to the concentration of the A, B, and C materials, it is converted into visual data and displayed and an alarm sounds. It can act as an unnecessary chemical sensor.

100: 단일 표면탄성파 센서 110: 기판
120: 감지막 130: 변환기
140: 리플렉터 250: 핀
300: 화학 탐지 장치
301: 기준 센서 302: LPF: Low Pass Filter
303: Radio Frequency 증폭기
311: 기준 오실레이터
310-1 내지 310-n: 제 1 내지 제 n 오실레이터
340: 멀티플렉서
370: 비교기
380: 마이크로 컨트롤러 유닛
390: 디스플레이
100: single surface acoustic wave sensor 110: substrate
120: sensing film 130: transducer
140: reflector 250: pin
300: chemical detection device
301: Reference sensor 302: LPF: Low Pass Filter
303: Radio Frequency Amplifier
311: reference oscillator
310-1 to 310-n: first to nth oscillators
340: multiplexer
370: comparator
380: microcontroller unit
390: display

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기준 센서(311)를 갖는 기준 오실레이터(311);
감지막(120)이 있는 단일 표면탄성파 센서(100)를 각각 갖는 n개의 오실레이터(310-1 내지 310-n);
상기 기준 오실레이터(311)로부터 발생되는 제 1 신호와 상기 n개의 오실레이터(310-1 내지 310-n)로부터 발생되는 상기 n개의 제 2 신호 각각의 합으로 생성되는 상기 n개의 합산신호를 출력하는 상기 n개의 믹서기(320-1 내지 320-n);
상기 n개의 합산신호를 단일 출력선으로 전송하는 멀티플렉서(340);를 포함하되,
상기 단일 표면탄성파 센서(100)는,
기판(110);
상기 기판(110)의 상면에 배치되는 변환기(130); 및
상기 변환기(130)의 말단에 형성되는 리플렉터(140);를 포함하며,
상기 변환기(130)는 2개로 이루어지며, 상기 2개의 변환기(130)는 상기 기판(110)의 상면 중앙에 증착되는 감지막(120)을 기준으로 서로 대칭되게 위치하는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
a reference oscillator 311 having a reference sensor 311;
n oscillators 310-1 to 310-n each having a single surface acoustic wave sensor 100 with a sensing film 120;
The n sum signals generated by the sum of the first signal generated from the reference oscillator 311 and the n second signals generated from the n oscillators 310-1 to 310-n, respectively, are outputted. n mixers (320-1 to 320-n);
including; a multiplexer 340 for transmitting the n summed signals to a single output line;
The single surface acoustic wave sensor 100,
substrate 110;
a transducer 130 disposed on the upper surface of the substrate 110; and
It includes; a reflector 140 formed at the end of the converter 130.
The transducer 130 consists of two, and the two transducers 130 are positioned symmetrically with respect to the sensing film 120 deposited on the center of the upper surface of the substrate 110 . .
제 7 항에 있어서,
상기 n개의 합산신호를 미리 설정된 기준값과 비교하여 목표 물질 별로 사전에 설정된 일정 주파수 변화 수준을 초과하면 비교 결과 신호를 생성하는 비교기(370);를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
8. The method of claim 7,
and a comparator (370) that compares the n sum signals with a preset reference value and generates a comparison result signal when a predetermined frequency change level preset for each target substance is exceeded.
제 8 항에 있어서,
상기 비교 결과 신호에 따라 알람 정보를 생성하는 마이크로 컨트롤러 유닛(380);을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
9. The method of claim 8,
and a microcontroller unit (380) for generating alarm information according to the comparison result signal.
제 9 항에 있어서,
상기 알람 정보를 출력하는 디스플레이(390);를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
10. The method of claim 9,
A chemical detection device comprising a; a display (390) for outputting the alarm information.
제 9 항에 있어서,
상기 알람 정보는 그래픽, 문자, 음성, 및 진동의 조합인 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
10. The method of claim 9,
The alarm information is a chemical detection device, characterized in that a combination of graphics, text, voice, and vibration.
제 7 항에 있어서,
상기 n개의 합산신호는 환경변수를 제거하기 위해 상기 제 1 신호와 상기 n개의 제 2 신호간 각각의 공진 주파수 차이를 측정하여 생성되는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
8. The method of claim 7,
The n summation signals are generated by measuring the respective resonance frequency differences between the first signal and the n second signals in order to remove an environmental variable.
제 12 항에 있어서,
상기 환경변수는 주변 온도, 습도, 및 압력 중 적어도 어느 한개인 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
13. The method of claim 12,
The environmental variable is a chemical detection device, characterized in that at least one of ambient temperature, humidity, and pressure.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 신호는 상기 n개의 제 2 신호 보다 먼저 생성되는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
8. The method of claim 7,
wherein the first signal is generated before the n second signals.
제 7 항에 있어서,
상기 감지막(120)은 n개의 상기 오실레이터(310-1 내지 310-n)마다 서로 다른 감지물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 장치.
8. The method of claim 7,
The detection film 120 is a chemical detection device, characterized in that each of the n oscillators (310-1 to 310-n) are coated with a different detection material.
(a) 기준 센서(311)를 갖는 기준 오실레이터(311)가 제 1 신호를 생성하는 단계;
(b) 감지막(120)이 있는 단일 표면탄성파 센서(100)를 각각 갖는 n개의 오실레이터(310-1 내지 310-n)가 상기 n개의 제 2 신호를 생성하는 단계; 및
(c) 상기 n개의 믹서기(320-1 내지 320-n)가 상기 제 1 신호와 상기 n 개의 제 2 신호를 각각 합하여 생성되는 상기 n개의 합산신호를 출력하는 단계; 및
(d) 멀티플렉서(340)가 상기 n개의 합산신호를 단일 출력선으로 전송하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 탐지 방법.
(a) a reference oscillator 311 having a reference sensor 311 generating a first signal;
(b) generating the n second signals by n oscillators 310-1 to 310-n each having a single surface acoustic wave sensor 100 with a sensing film 120; and
(c) outputting, by the n mixers 320-1 to 320-n, the n sum signals generated by adding the first signal and the n second signals, respectively; and
(d) transmitting, by the multiplexer 340, the n summed signals to a single output line;
A chemical detection method comprising a.
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